强震作用下顺层边坡破坏、运动和堆积过程模拟及动力学机理研究

基于汶川地震触发的典型顺层滑坡实例，采用非连续变形分析DDA数值模拟与大型振动台模型试验相结合的研究手段，深入研究了地震滑坡失稳破坏以及运移堆积过程的运动模式和动力机制。通过改进块间接触模式，提出强度衰减式接触模型，发展了改进型DDA数值模拟方法，从而能够真实模拟边坡材料接触面抗剪强度的非线性特征。在此基础上，开展了真实地震荷载作用下边坡破坏、运移和堆积过程的大变形数值模拟，结果显示地震触发高速滑坡呈现整体下滑趋势，局部块体单元则因地震作用而具有相对复杂的运动模式。进一步，以唐家山滑坡为原型开展了顺层岩质边坡大型振动台模型试验设计，包括相似材料配制及室内试验，模型边坡砌筑方案、传感器布置方案和地震加载方案的设计等内容，并开展了多个台次振动台试验研究。试验结果表明，模型边坡在失稳破坏前的加速度响应整体上表现出地震放大效应，并且地震放大效应随高程增加呈非线性增加；其变形破坏模式可概括为坡面后缘张拉，前缘剪切，滑坡体沿软硬岩接触面整体下滑。对比分析DDA数值模拟和振动台模型试验结果，可以合理解释地震触发高速顺层滑坡的内在机制，亦有助于开展地震区边坡—支挡结构相互作用的研究以及发展地震滑坡有效防治技术。